Alexander von Humboldt heeft gewekt. Reeds een jaar later verscheen die Physiologie des Stoffwechsels in Pflanzen und Thieren (Erlangen 1851), doch zijn algemeene beroemdheid als schrijver dateert van de publicatie van de Kreislauf des Lebens in 1852 te Mainz uitgegeven, tegen de Chemische Briefe van Liebig gericht, waarin hij de ongerijmdheid van Liebigs levensopvatting in verband met diens gevolgtrekkingen uit wetenschappelijk onderzoek laakt, en zelf openlijk zijn eigen inzichten blootlegt, gegrond op wetenschappelijke waarneming en philosophische beschouwingen, welke laatste voor een belangrijk deel aan den invloed van Feuerbach en Georg Forster te danken waren.
Moleschott's vrijzinnige denkbeelden lokten in 1854 een waarschuwing uit van de badensche regeering, die zijn colleges gevaarlijk vond voor de studeerende jeugd en bij monde van den senaat op verandering aandrong.
Man van karakter, nam M. afscheid van een universiteit, die ‘haar vrijheid van onderwijs heeft laten vernietigen’, en bleef te Heidelberg in een eigen ingericht laboratorium werkzaam. Ondertusschen was hij in 1848 gehuwd met Sophia Strecker, dochter van den vrijzinnigen Mainzer afgevaardigde G.P.C. Strecker, met wie hij tot haar dood in 1891 verbonden bleef. Uit dit huwelijk zijn 5 kinderen gesproten.
In 1856 werd Moleschott tot hoogleeraar in de physiologie te Zürich benoemd, waar hij een inaugureele rede hield over Licht und Leben in verband met eigen onderzoekingen omtrent den invloed van het licht op de stofwisseling; en reeds 5 jaar later riep het herlevende Italië hem naar Turijn, waar hij in 1866 italiaansch burger werd. Zoowel hier als later tijdens zijn hoogleeraarschap te Rome (na 1879), bleef M. ook als geneesheer werkzaam. In 1876 is hem tevens het hooge ambt van Senator opgedragen, dat hij tot zijn dood vervuld heeft.
Een tijdschrift onder zijn redactie: Untersuchungen zur Naturlehre des Menschen und der Thiere (1857-1892 Frankfurt, later Giessen), bevat de belangrijkste publicaties van zijn hand gedurende deze jaren; en wel - naast enkele morphologische onderzoekingen - hoofdzakelijk bijdragen tot de kennis der stofwisseling, der functie van het centraal-zenuwstelsel en het spierstelsel.
Meer op den voorgrond tredend door grootheid van karakter en waarheidsliefde, door diepe kennis en sterke zeggingskracht dan door groot zelfstandig scheppingsvermogen, heeft Moleschott een afzonderlijke plaats in de ontwikkeling der physiologie in de 19e eeuw ingenomen. Zijn loopbaan heeft hem buiten de grenzen van ons vaderland gebracht, hij heeft zelfs menigmaal als vrijheidlievend man kleingeestige daden in ons land gelaakt, doch de band, die hem aan zijn hollandsche vrienden bond, is nooit verbroken. Dit bleek, toen bij het jubileum van Donders in 1888 ook Moleschott aanwezig was en in de Gids van dat jaar een gloedrijk artikel aan hem wijdde. En dat aan den anderen kant Moleschott in Holland niet vergeten werd, bewees o.a. het feestnummer met bij dragen van beroemde tijdgenooten, dat de Dageraad in 1892 hem bij gelegenheid van zijn zeventigsten geboortedag heeft opgedragen.
Er bestaan van Moleschott twee geschilderde portretten (beide in het bezit van zijn zoon, den heer C. Moleschott, nederlandsch consul te Rome), en vijf borstbeelden, twee van Pier Pander, twee van den beeldhouwer Genua en één van Ettore Ferrari. Dit laatste beeld bevindt zich in het Physiologisch Laboratorium der Universiteit